Д. А. Соболев.
Исторический очерк
Мысль о летании по воздуху зародилась у людей много тысяч лет тому назад. Рисунки и скульптурные изображения древних египтян, сделанные за 2000-3000 лет до Р.Х., нередко представляют фигуры людей с крыльями.
Такие же изображения можно найти и на древних памятниках других народов, например ассиро-вавилонян и, позднее, у греков и римлян. У древних греков было также интересное сказание — легенда о том, как два человека, Дедал и сын его Икар, были заключены на каком-то острове и задумали бежать с него, приделав себе крылья; материалом для крыльев служили перья птиц, прикрепленные воском к особым рамам. Легенда рассказывает, как эти люди, приводя в движение свои крылья собственной мускульной силой, поднялись на воздух и улетели с острова. Икар, мальчик, не остерегся, поднялся очень высоко и оказался слишком близко к солнцу. От сильного жара воск на крыльях растаял, перья перестали держаться, и Икар упал с большой высоты и разбился насмерть. Этот рассказ подтверждает, что уже в те далекие времена люди думали о летании по воздуху. Однако из этого рассказа и по другим источникам можно судить о том, что люди в те времена были еще совершенно незнакомы с постройкой летательных машин и никаких серьезных попыток в этом направлении сделать не могли. В упомянутой легенде и в изображениях мы всегда встречаем подражание птичьим крыльям, причем наиболее правильным с технической стороны оно было у древних египтян. Проходит много веков, не принося ничего нового в развитие интересующего нас вопроса. Наконец, около 1500 года по Р.Х. появляются интересные работы о возможных способах летания по воздуху. Это — рисунки и наброски, сделанные великим итальянским художником Леонардо да Винчи, бывшим в то же время одним из выдающихся ученых той эпохи. Рисунки эти представляют большой интерес. В них впервые встречается мысль о том, каким образом можно было бы действительно построить летательную машину, как должны быть сделаны части такой машины и т. д. Здесь мы уже видим не подражание природе, как всегда бывало до тех пор, а сознательную работу человеческого разума. Рисунки Леонардо да Винчи указывают нам на то, что он обдумывал устройство разных типов летательных машин, в том числе прибора с воздушными винтами и парашюта, т. е. аппарата, делающего медленным и безопасным падение с большой высоты.
В течение последующих 3-х столетий в области воздухоплавания не появляется ничего нового, что бы заслуживало внимания. Отдельные мечтатели пытаются иногда строить крылья и подобные приборы, но все эти попытки оканчиваются полной неудачей, за которой часто следует всеобщее разочарование и уверенность в том, что летать по воздуху людям, вообще, никогда не окажется возможным.
Два рода воздухоплавательных аппаратов
Как видно из предыдущего, люди, жившие ранее 18-го столетия и думавшие о летании по воздуху, представляли себе такое передвижение возможным единственно с помощью крыльев, похожих, так или иначе, на птичьи.
Однако существовала возможность подняться на воздух и без всяких крыльев, на приборе, построенном на совершенно иных основаниях. До сих пор говорилось о приборах, которые были бы созданы подобно птице, т. е. держались бы в воздухе с помощью движущихся крыльев. Аппараты такого рода относятся к типу «тяжелее воздуха». К тому же типу принадлежат все без исключения летающие живые существа, которые имеются или имелись раньше в природе, т. е. птицы, летучие мыши, летающие насекомые и т. д.
Но в конце 18-го столетия ряд научных открытий, касавшихся свойств воздуха, показал, что возможен и иной тип воздухоплавательного аппарата, а именно, прибор «легче воздуха».
Выражение «легче воздуха» надо понимать в том смысле, что вес предмета, о котором идет речь, должен быть меньшим, чем вес воздуха, взятого в таком объеме, какой занимает данный предмет. Те же рассуждения применяются обычно при сравнении весов, и когда встречается выражение, что медь приблизительно в 8 раз тяжелее воды, а ель приблизительно в 2 раза легче, то во всех случаях материалы берутся в том же объеме, как и вода. Уже очень давно стало известным, что в воде плавают предметы, которые «легче» воды. Многие свойства воздуха похожи на свойства жидкостей. Естественно поэтому было предположить, что если бы удалось сделать такой предмет, который весил бы меньше, чем воздух, взятый в равном объеме, т. е. был бы легче воздуха, то такой предмет поднялся бы на воздух, «всплыл бы» в нем, как всплывает в воде кусок дерева. Но если создание предмета, плавающего по воде, являлось делом очень простым, так как в природе имеется множество материалов легче воды, то сделать что-нибудь легче воздуха было гораздо более сложной задачей, так как все имеющиеся в природе твердые и жидкие материалы во много раз тяжелее воздуха. Например, легкое дерево — ель — приблизительно в 500 раз тяжелее воздуха. Сам воздух приблизительно в 800 раз легче воды, т. е. 1 кубический метр воздуха в обычных условиях весит около 1,293 килограмма. В старых русских мерах вес выразился бы таким образом: приблизительно 20 ведер воздуха будут весить один фунт[ 1 ]. Таким образом воздух, которым мы дышим, который служит точкой опоры для птиц, представляет из себя вещество очень легкое. В природе, однако, встречаются вещества еще значительно более легкие, чем воздух. Это — некоторые газы, т. е. вещества, имеющие строение похожее на воздух.
К таким легким газам относятся: светильный газ, весящий приблизительно в 10 раз легче воздуха, и еще более легкий газ — водород. Как известно, в воде могут плавать не только твердые, но и жидкие тела. Масло или керосин поднимаются на поверхность воды так же, как и всякое другое плавающее тело. Приблизительно такие же явления происходят и в воздухе. Более легкие газы стремятся «всплыть», т. е. подняться в высшие слои атмосферы[ 2 ] . Из всего сказанного станет понятным, каким образом практически мог быть создан аппарат «легче воздуха». Для этого нужно было сделать непроницаемую оболочку — как бы мешок возможно малого веса и наполнить его одним из упомянутых выше легких газов. В том случае, когда вес газа, оболочки и всего, что к ней прикреплено, будет меньшим, чем вес воздуха, взятого в том же объеме, такой прибор должен будет подняться на воздух. Эти научные сведения стали известными во второй половине 18-го столетия. Немногим позже последовало и практическое применение их, т. е. постройка первых воздушных шаров.
До сих пор мы говорили о применении особого легкого газа. Но можно поступить и иначе. Можно достигнуть того, чтобы обыкновенный воздух внутри оболочки шара весил значительно меньше, чем равный ему объем воздуха снаружи оболочки. Для этого достаточно нагреть воздух внутри шара, оставив в нижней части оболочки отверстие. От теплоты воздух расширяется, и часть его будет вытолкнута через нижнее отверстие. Оставшееся внутри шара количество воздуха будет теперь весить меньше, чем наружный воздух в том же объеме. Если степень нагревания и размеры шара достаточны и оболочка не тяжела, то такой прибор должен будет подняться на воздух, так же как и наполненный легким газом.
Первые воздушные шары
Приведенные выше научные данные были впервые применены на практике во Франции. Честь постройки первого воздушного шара, заведомо поднявшегося на воздух, принадлежит братьям МОНГОЛЬФЬЕ. Летом 1783 года они сделали небольшой воздушный шар из легкого полотна, оклеенного бумагой. В нижней части шара было оставлено отверстие, сохранявшее свою форму благодаря имевшимся в нем обручам. Для нагревания воздуха шар помещался над небольшим очагом, в котором сжигали солому. В присутствии посторонних зрителей 5-го июня 1783 года вблизи Лиона во Франции был произведен первый опыт. Когда воздух внутри оболочки был достаточно нагрет, шар был отпущен и сейчас же плавно и быстро поднялся на высоту почти в две версты[ 3 ]. За это время воздух в нем успел охладиться, и шар начал опускаться и потом упал на землю. Удача первого опыта воодушевила строителей, и они сейчас же приступили к постройке шара значительно больших размеров, такого, который мог бы поднять на воздух двух человек. В то же время французская академия наук поручила одному из своих ученых, профессору ШАРЛЮ, построить другой воздушный шар. На этот раз было решено наполнить воздушный шар или, как его называют иначе, аэростат, не гретым воздухом, а легким газом — водородом.
Большой аэростат бр. Монгольфье был готов несколько раньше. 21 ноября того же 1783 года состоялся первый полет шара с пассажирами. Громадный аэростат, около 100000 куб. фут. вместимостью[ 4 ], был наполнен гретым воздухом; в небольшой галерее, окружавшей его нижнее отверстие, поместились два человека, и шар вместе с ними поднялся на воздух.